[發明專利]吸力樁式重力基礎及其安裝裝置和安裝方法

有效

• 申請號: 201310330532.7
• 申請日: 2013-07-31
• 公開（公告）號: CN104343127A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: 劉愛永;范會渠;繆泉明
• 申請（專利權）人: 上海利策海洋工程技術有限公司
• 主分類號: E02D27/12
• 分類號: E02D27/12;E02D27/14;E02D7/20;E02D33/00;E02D15/06
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 郭玲

技術領域

本發明涉及一種海洋結構工程的基礎結構工程，特別是涉及一種吸力樁式重力基礎及其安裝裝置和安裝方法。

背景技術

吸力樁技術是20世紀60年代提出來的，80年代初才開始在工程世紀中得到應用。由于吸力樁技術施工簡單，并且能夠回收重復使用的特點，備受人們的青睞，因此，國內各個研究和施工單位對吸力樁技術倍加重視。

吸力樁是一種利用水壓力將樁體壓入土中的剛性短樁，它的基本結構型式是一種上端封閉、下端開口的圓筒，因此吸力樁也稱吸力錨、筒型基礎或桶形基礎。吸力樁的沉樁原理是：吸力樁沉入水中，利用其自重產生一定貫入深度，形成一個封閉的腔體。吸力樁頂部開有連接泵系統的水孔，使用泵系統抽吸腔內的水，使腔內產生低于腔外的水壓，利用腔頂內、外的負壓差將樁筒壓入泥中。吸力樁的起樁原理是：通過泵系統向筒內注水，利用腔頂內、外的正壓差將樁筒頂出泥面。

吸力樁被廣泛應用到許多海洋工程中，除了可以回收重復使用外，相對于傳統的打樁技術而言，吸力樁的安裝不需要打樁錘和浮吊，只需要泵等比較小巧的設備，是依靠負壓靜力安裝，沒有打樁施工的振動噪音等，因此吸力樁安裝置放比較精確方便。但是吸力樁是一種剛性短樁，施工海底土壤不能太硬，太硬后吸力樁貫入難度增大。雖然吸力樁具有很好的水平承載力、抗壓承載力和抗拔承載力，但是如果外部載荷傾覆力矩太大，就容易導致整體結構發生起伏的危險。例如在海上風電中，海上風機受到較強的風載荷，作用在較高的風機上的傾覆載荷容易使風機安裝塔將水下的吸力樁從軟泥中連根拔起，發生倒塌的危險。

重力式基礎是一種自重大于上拔力的基礎，重量一般地在一千噸甚至幾千噸以上，能夠很好地抵抗傾覆載荷，但運輸過程中需要大型浮吊和大型運輸船只，因而運輸非常困難，特別是在淺水區使用時運輸困難尤為突出。而且置放重力式基礎時還需要繁瑣的施工步驟。在置放重力基礎前需要對海底進行預先的平整處理，鑿開海床表層換以一層沙礫層，之后使用駁船運送或漂浮拖駁將重力式基礎運送至施工地點，重力式基礎就位之后再用混凝土將其周邊固定。不適于在淺水區使用。因此，單一的重力基礎在運輸、施工、使用區域等各方面都受到較大的限制，且運輸費用較高。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明要解決的技術問題在于提供一種將吸力樁技術與重力式基礎相結合，既具有良好的水平承載力、抗壓拔載荷能力，又具有抗傾覆彎矩載荷的能力，還方便運輸、安裝簡單、施工費用低，適用于區域廣泛的吸力樁式重力基礎及其安裝裝置和安裝方法。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種吸力樁式重力基礎及其安裝裝置和安裝方法。吸力樁式重力基礎包括：至少一吸力樁，為下端開放，上端封閉的筒狀結構；配重箱，安裝于所述吸力樁的上端，所述配重箱內部為空腔，頂部設置有混凝土澆筑接口、放氣口，還設有連通所述吸力樁內腔的泵接口；所述吸力樁貫入施工地點時，所述配重箱內注有水；所述吸力樁完全貫入所述施工地點后，所述配重箱內澆筑有混凝土。

優選地，所述吸力樁和所述配重箱均為圓形的筒狀結構，所述配重箱的外徑尺寸大于所述吸力樁的外徑尺寸。

優選地，所述配重箱的頂部均勻布設有多個所述混凝土澆筑接口。

所述吸力樁式重力基礎的安裝裝置包括一施工船、設置于所述施工船上的水上監控系統和混凝土澆筑裝置，還包括設置于所述配重箱頂部的水下監控系統和注排水動力系統；所述水上監控系統通過線纜與所述水下監控系統和所述注排水動力系統連接，所述注排水動力系統與所述泵接口連接；所述混凝土澆筑裝置通過混凝土澆筑管線連接于所述混凝土澆筑接口。

優選地，所述水上監控系統包括控制器、連接于所述控制器的通信模塊和動力電源；所述水下監控系統包括均連接于所述通信模塊的傾角儀、電羅經、內壓力傳感器和外壓力傳感器；所述內壓力傳感器裝設在所述泵接口內側，所述外壓力傳感器裝設在所述泵接口外側；所述注排水動力系統包括至少一臺與所述動力電源連接的潛水泵，連接于所述潛水泵與所述泵接口之間的換向閥裝置，一端連接于所述控制器的液壓系統，所述換向閥裝置還連接于所述液壓系統的另一端。

進一步優選地，所述傾角儀和所述電羅經放置于一密封艙內。

進一步優選地，所述換向閥裝置包括第一三通球閥、第二三通球閥和兩通球閥；所述第一三通球閥的第一個端口與所述潛水泵的進水端連通，第二個端口與外界連通，第三個端口通過所述兩通球閥與所述泵接口連通；所述第二三通球閥的第一個端口與所述潛水泵的排水端連通，第二個端口與外界連通，第三個端口通過所述兩通球閥與所述泵接口連通。